近日，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)生物信息團(tuán)隊(duì)陳玲玲和楊慶勇課題組與廣西大學(xué)合作在植物學(xué)期刊Plant Biotechnology Journal在線發(fā)表了題為“BnPIR: Brassica napus Pan-genome Information Resource for 1,689 accessions”的論文，構(gòu)建了首個(gè)油菜泛基因組和比較基因組生物信息平臺。
研究團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人介紹，參考基因組作為生命科學(xué)研究中的“標(biāo)準(zhǔn)地圖”，促進(jìn)了動植物重要生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)性狀相關(guān)的變異位點(diǎn)鑒定、關(guān)鍵基因的發(fā)掘與應(yīng)用等研究。然而生物體在長期進(jìn)化和人工選擇的作用下，同一物種各個(gè)株系在遺傳和表型等層面均積累了豐富的變異，單一參考基因組往往無法很好包含物種內(nèi)豐富的遺傳變異信息。換言之，對于絕大部分物種而言，目前我們使用的“標(biāo)準(zhǔn)地圖”存在大量“暗區(qū)”與“盲區(qū)”，為重要性狀相關(guān)遺傳位點(diǎn)和基因的挖掘與利用設(shè)置了諸多障礙。為克服這些困難，科學(xué)家提出通過整合多個(gè)代表性種質(zhì)資源，構(gòu)建泛基因組的研究思路和策略。
據(jù)介紹，甘藍(lán)型油菜在7500年前由白菜和甘藍(lán)自然雜交形成，是非常“年輕”的多倍體植物，物種內(nèi)存在豐富的遺傳變異，為系統(tǒng)揭示這些變異，2020年1月，華農(nóng)油菜團(tuán)隊(duì)與生物信息團(tuán)隊(duì)合作，基于PacBio、HiC、BioNano等平臺組裝的8個(gè)甘藍(lán)型油菜種質(zhì)基因組序列，通過比較基因組分析鑒定了大量SNP（單堿基多態(tài)性）、PAV（存在/缺失變異）等變異，并構(gòu)建了大小約為1.8Gb泛基因組，包含約15萬個(gè)基因。為讓油菜遺傳育種研究人員能快捷、方便檢索和使用油菜泛基因組相關(guān)資源，研究人員進(jìn)一步結(jié)合了1,689份油菜基因組及重測序數(shù)據(jù)，構(gòu)建了甘藍(lán)型油菜泛基因組數(shù)據(jù)庫BnPIR。
BnPIR是基于基因信息模塊的綜合平臺，以泛基因組瀏覽器和多基因組共線性為核心，包含多組學(xué)數(shù)據(jù)和常見的生物信息學(xué)工具。BnPIR包含基因組序列、基因注釋、系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系、表達(dá)數(shù)據(jù)、PAV 信息、基因分類，品種信息和常用多組學(xué)工具，并提供快速搜索和可視化集成。BnPIR提供油菜分子生物學(xué)和育種豐富資源，有助于油菜研究人員在泛基因組背景下搜索和可視化其結(jié)果，并為其他物種泛基因組分析提供有價(jià)值的模板和平臺。
本研究由華農(nóng)和廣西大學(xué)合作完成，廣西大學(xué)預(yù)聘副教授宋佳明和華農(nóng)博士生劉東旭為論文共同第一作者，陳玲玲教授和楊慶勇副教授為共同通訊作者，該研究獲國家自然科學(xué)基金和省自然科學(xué)基金創(chuàng)新群體等項(xiàng)目資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.1111/pbi.13491
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